نيتريد الألومنيوم (AlN)يستخدم على نطاق واسع في إلكترونيات الطاقة وأنظمة المركبات الكهربائية وحوسبة الذكاء الاصطناعي نظرًا للتوصيل الحراري الممتاز.
بالمقارنة مع معظم أنواع السيراميك مثل الألومينا (Al₂O₃)، يُظهر AlN أداءً أفضل بكثير في تبديد الحرارة. يأتي هذا بشكل أساسي من هيكلها البلوري وسلوك نقل الصوت ونقاء المواد.
1. يتيح الهيكل البلوري نقل الحرارة بكفاءة
يمتلك AlN بنية بلورية سداسية الشكل مع رابطة تساهمية قوية بين ذرات الألومنيوم والنيتروجين.
يسمح هذا الهيكل المرتب بنقل الحرارة عبر الفونونات (اهتزازات الشبكة) مع تشتت أقل.
وبالمقارنة مع الألومينا، يتمتع AlN بشبكة أبسط وأكثر استقرارًا، مما يساعد على انتقال الحرارة بشكل أكثر كفاءة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن الألومنيوم والنيتروجين عبارة عن ذرات خفيفة، مما يحسن اتساق الاهتزاز ويقلل من فقدان الطاقة أثناء نقل الحرارة.
يمكن لبلورات AlN المفردة عالية النقاء- أن تصل إلى موصلية حرارية تصل إلى ~320 واط/م·ك.
2. تؤثر شوائب الأكسجين بشدة على الأداء
يعد تلوث الأكسجين أحد العوامل الرئيسية التي تقلل التوصيل الحراري في AlN.
أثناء المعالجة، يمكن أن يدخل الأكسجين إلى البلورة ويحدث عيوبًا مثل:
وظائف الالمنيوم
المراحل الثانوية عند حدود الحبوب
تزيد هذه العيوب من تشتت الفونون وتقلل من كفاءة نقل الحرارة.
تتحكم مساحيق AlN عالية الجودة في محتوى الأكسجين الذي يقل عن 0.5%، وهو أمر بالغ الأهمية للأداء الحراري العالي.
يتم استخدام إضافات التلبيد مثل -أكاسيد الأرض النادرة لتحسين التكثيف، ولكن يجب التحكم فيها بعناية لتجنب -أطوار الزجاج ذات الموصلية المنخفضة.
3. الكثافة وحدود الحبوب مهمة
حتى مع المساحيق{0}عالية النقاء، يعتمد الأداء النهائي على جودة التلبيد.
العوامل الرئيسية:
مسامية منخفضة
جيوب هوائية تمنع تدفق الحرارة
High-quality AlN requires >كثافة 99.5%
حدود الحبوب النظيفة
تعمل الحدود الرفيعة والموحدة على تحسين نقل الحرارة
الشوائب الموجودة عند حدود الحبوب تقلل من الموصلية
تضمن البنية المجهرية الجيدة تدفقًا سلسًا للحرارة عبر الجسم الخزفي بالكامل.
💡تحدي المعالجة والحل بالليزر
يتميز AlN بأنه موصل للحرارة بدرجة عالية وهش للغاية، مما يجعل من الصعب تصنيعه باستخدام الأدوات التقليدية.
غالبًا ما تسبب المعالجة الميكانيكية ما يلي:
تقطيع الحافة
شقوق صغيرة-.
ضرر الإجهاد الداخلي
نظرًا لأن الحرارة تنتشر بسرعة داخل AlN، فإن التلامس الميكانيكي يؤدي بسهولة إلى التشقق.
المعالجة بالليزر بواسطة YCLaser
لحل هذه القضايا،يوتشانغ ليزر (YCLASER)توفر أنظمة القطع والنقش بالليزر الدقيقة للسيراميك المتقدم مثل AlN.
نحن ندعم:
- اختبار العينة
--المعالجة المعتمدة على CAD
- إنجاز سريع خلال 48 ساعة
تُستخدم حلول الليزر لدينا على نطاق واسع في أشباه الموصلات وإلكترونيات الطاقة وصناعات السيراميك المتقدمة.
👉اتصل بـ YCLASER لحلول المعالجة بالليزر AlN الفعالة والمستقرة.
👉 فيديو القطع بالليزر: فيديو - Wuhan Yuchang Laser Technology Co., Ltd.
